[發明專利]一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202110456127.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113358205A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 劉紅忠;張寧寧;趙國博;李烜;葉國永
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01B11/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量裝置，其特征在于，包括激光器(6)、強度型電光調制器(5)、正交振蕩器(7)、光環形器(4)、光纖自準直測頭(2)、光電探測器(12)和信號處理電路，所述激光器(6)和強度型電光調制器(5)、光環行器(4)和光纖自準直測頭(2)之間通過光纖依次連接，所述正交振蕩器(7)的輸出端和強度型電光調制器(5)以及信號處理電路連接；所述光環行器(4)的輸出端通過光纖與光電探測器(12)的輸入端連接，所述光電探測器(12)的輸出端和信號處理電路的輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量裝置，其特征在于，所述信號處理電路包括調理放大電路、乘法電路和低通濾波電路，所述調理放大電路的輸入端和光電探測器(12)的輸出端連接，調理放大電路的輸出端和正交振蕩器(7)的輸出端均與乘法電路的輸入端連接，乘法電路的輸出端和低通濾波電路的輸入端連接。

3.根據權利要求1所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量裝置，其特征在于，所述光電探測器(12)為雪崩光電二極管。

4.根據權利要求1所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量裝置，其特征在于，所述光纖自準直測頭(2)距離葉片(1)端面2mm-5mm。

5.一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、航空發動機工作時，正交振蕩器(7)產生頻率相同，相位差為90°的正交信號V₁和正交信號V₂；

步驟2、將正交信號V₁作為強度型電光調制器(5)的外加電場，使激光器(6)發出的連續激光經強度型電光調制器(5)后，形成光強隨正交信號V₁規律變化的光信號S₀，光信號S₀經光環形器(4)和光纖自準直測頭(2)直射到葉片(1)上；

步驟3、經葉片(1)反射的光信號與入射光信號形成相位差反射光經光纖自準直測頭(2)、光環行器(4)后照射在光電探測器(12)上，光電探測器(12)將光信號轉變成電信號S₁；

步驟4、電信號S₁經調理放大后與正交振蕩器(7)產生的正交信號V₁和V₂分別相乘，得到S₁·V₁和S₁·V₂，將S₁·V₁和S₁·V₂歸一化處理后形成信號U₁和信號U₂；

步驟5、計算信號U₁與信號U₂的強度信號U，將U作為葉端定時信號，用于計算葉片振動角位移y；利用U₁與U₂信號解調出相位計算葉尖間隙。

6.根據權利要求5所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量方法，其特征在于，所述步驟4中，對S₁·V₁和S₁·V₂進行歸一化處理前，先進行濾波。

7.根據權利要求5所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量方法，其特征在于，所述步驟5中，通過下式計算葉片振動角位移y＝＝Ω·△t，△t為同一葉片在振動和無振動時，葉端定時信號峰值時刻差值，Ω為航空發動機工作時的轉速。

8.根據權利要求5所述的一種同步檢測葉片振動和葉尖間隙的測量方法，其特征在于，所述步驟5中，葉尖間隙的計算公式為：其中，x為葉尖間隙，c為光速，f為正交信號V₁和正交信號V₂的頻率。